Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết này, tóm tắt kết quả khảo sát, đánh giá thực trạng và đề xuất một số giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả cho các trạm xử lý nước thải mỏ than thuộc TKV cho thời gian tới.
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CHO CÁC TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI MỎ THAN THUỘC TKV Ths Nguyễn Tiến Dũng TS Bùi Thanh Hoàng TS Nguyễn Văn Hậu Viện KHCN Mỏ - Vinacomin Biên tập: ThS Hồng Minh Hùng Tóm tắt: Trong giai đoạn vừa qua, Tập đồn Cơng nghiệp Than - Khống sản khơng ngừng đầu tư trạm xử lý nước thải đặc biệt mỏ than Theo nghiên cứu cho thấy, tùy theo giai đoạn áp dụng, mức độ yêu cầu nước thải đầu khả đáp ứng mặt tài mà hệ thống xử lý nước thải áp dụng với quy trình cơng nghệ xử lý khác Các trạm xử lý nước thải mỏ vận hành đáp ứng yêu cầu để xả nước thải mỏ môi trường theo quy định Tuy nhiên, việc khảo sát, đánh giá cách tổng thể toàn trạm xử lý nước thải mỏ than thuộc TKV để phát ưu, nhược điểm, từ nghiên cứu đề xuất giải pháp tổng hợp nhằm nâng cao hiệu quả, giảm chi phí xử lý nước thải mỏ than thuộc TKV cần thiết Bài báo này, tóm tắt kết kháo sát, đánh giá thực trạng đề xuất số giải pháp nhằm nâng cao hiệu cho trạm xử lý nước thải mỏ than thuộc TKV cho thời gian tới Thực trạng nước thải công nghệ xử lý nước thải mỏ than TKV 1.1 Về tính chất nước thải mỏ Ngành than áp dụng 02 hình thức khai thác lộ thiên hầm lò Khai thác lộ thiên thường tạo hố moong sâu so với địa hình tự nhiên khu vực, nguồn nước chảy vào moong bao gồm nước ngầm nước mưa Khai thác hầm lò tạo đường lò sâu xuống lòng đất, nguồn nước chảy vào hầm lò chủ yếu nước ngầm thấm Để khai thác than cần thực bơm nước khỏi khu vực, từ xuất nước thải mỏ Nước thải mỏ thường có tính axít hàm lượng kim loại (chủ yếu Fe, Mn) cao, nguyên nhân mỏ than có pyrít (FeS2) kèm Khi khai thác than pyrít sắt có than vỉa đá tiếp xúc với khơng khí nước, bị oxy hố, tạo axít H2S04 Theo cơng nghệ khai thác, vùng địa lý, địa chất tầng khai thác thời tiết (mùa mưa, khô), thành phần tác nhân gây ô nhiễm thay đổi 1.2 Các công nghệ xử lý nước thải mỏ áp dụng Có thể phân chia kết thực công tác thu gom, xử lý nước thải mỏ vùng than Quảng Ninh theo hai giai đoạn sau đây: - Giai đoạn từ năm 2009 trở trước: Giai đoạn nước thải mỏ không qua xử lý mà thải thẳng mơi trường, số mỏ có chất lượng nước tương đối xấu xử lý công nghệ đơn giản (trung hòa sữa vơi + lắng) dẫn đến hiệu xử lý khơng cao Vì vậy, chất lượng nước sau xử lý đa số chưa đạt tiêu chuẩn, quy chuẩn cho phép - Giai đoạn từ năm 2009 trở lại đây: Việc xử lý nước thải mỏ TKV quan tâm nghiên cứu cách bản, quy mơ có ứng dụng cơng nghệ tiên tiến nước nước ngoài, đồng thời hợp tác với nước để học hỏi kinh nghiệm cách khoa học Hiện nay, ngành than vận hành khoảng 40 trạm xử lý nước thải mỏ theo nhóm cơng nghệ sau: Nhóm 1: Bể điều hòa → Trung hòa → Keo tụ → Lắng (lắng ngang, lắng nghiêng) KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG 27 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải từ CL +38.I CLG +40 - mỏ than Dương Huy Hệ thống xử lý nước thải CL +260 khu Đơng Vàng Danh - Cơng ty than ng Bí lý triệt để nước thải có tính axít, hàm lượng TSS, Fe, Mn cao vượt giới hạn cho phép Tuy nhiên, cơng nghệ có nhược điểm tiêu tốn nhiều điện cho khâu lọc áp lực để xử lý Mn, dẫn đến chi phí xử lý tương đối cao Nhóm 3: Bể điều hòa → Trung hòa → Keo tụ → Lắng (lắng nghiêng) → Khử Mangan bể lọc trọng lực Công nghệ ngày ứng dụng nhiều cho xử lý nước thải Hệ thống xử lý nước thải CL +38.I CLG +40 - mỏ than Dương Huy Nhóm cơng nghệ chủ yếu áp dụng cho nước thải mỏ có tính axít, hàm lượng TSS, Fe vượt quy chuẩn cho phép, nhiên hàm lượng Mn tương đối thấp nằm giới hạn cho phép Nhóm 2: Bể điều hòa → Trung hòa → Keo tụ → Lắng (lắng ngang) → Khử Mangan bình lọc áp lực Nhóm cơng nghệ xử Sơ đồ công nghệ Hệ thống xử lý nước thải mỏ than Cọc Sáu Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải CL +260 khu Đông Vàng Danh - Cơng ty than ng Bí 28 mỏ, xử lý triệt để nước thải có tính axít, hàm lượng TSS, Fe, Mn cao vượt giới hạn cho phép Ngồi ra, cơng nghệ có ưu điểm chi phí đầu tư vận hành thấp, thuận lợi cải tiến, mở rộng hệ thống Nhóm 4: Bể điều hòa → Keo tụ → Lắng I (lắng đứng) → Trung hòa & Oxy hóa → Keo tụ KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Hệ thống xử lý nước thải mỏ than Cọc Sáu Sơ đồ công nghệ Hệ thống xử lý nước thải tập trung khu vực Tràng Khê - Hồng Thái Hệ thống xử lý nước thải mỏ than Tràng Khê - Cơng ty than ng Bí → Lắng II (lắng đứng) → Hạ pH axit H2SO4 Công nghệ áp dụng Trạm xử lý nước thải khu vực Tràng Khê - HồngThái MIRECO thiết kế, trạm xử lý nằm chương trình hợp tác với Hàn Quốc TKV Những vấn đề bất cập trình vận hành hệ thống xử lý nước thải mỏ than thuộc TKV 2.1 Vấn đề chung Chất lượng nước thải đầu vào yếu tố định đến việc lựa chọn quy trình cơng nghệ xử lý Nếu nước thải đầu vào có tính axít, hàm lượng Fe, cặn lơ lửng vượt giới hạn cho phép cần xử lý qua cơng đoạn trung hòa, keo tụ, lắng (nhóm cơng nghệ số 1) đảm bảo yêu cầu trước thải môi trường Tuy nhiên, thực tế nhiều trạm có nước thải đầu vào trên, lại đầu tư quy trình công nghệ để xử lý mangan tức bao gồm cơng đoạn trung hòa, keo tụ, lắng lọc khử mangan Việc làm phát sinh thêm công đoạn xử lý không cần thiết dẫn đến gia tăng chi phí xử lý 2.2 Bất cập khâu cơng nghệ * Đối với khâu trung hòa: Việc lưu giữ vôi cho trạm chuyển dần sang dạng silo nhằm giảm sức người, không gây ảnh hưởng đến môi trường, sức khỏe phát sinh bụi bột vôi công đoạn pha chế Tuy nhiên, hầu hết trạm không cấp trực tiếp vôi bột từ sillo vào bể trung hòa mà phải qua cơng đoạn pha thành dung dịch trước cấp vào bể trung hòa Kinh nghiệm giới trạm XLNT mỏ than Vàng Danh cho thấy việc cấp trực tiếp vơi bột vào bể trung hồn tồn khả thi, giảm khâu trung gian khơng cần thiết qua giảm thất vơi bột Ngồi ra, trạm hầu hết áp dụng trung hòa cấp, định lượng hóa chất trung hòa kinh nghiệm khó khăn kiểm soát chất lượng đầu * Đối với khâu lắng: - Bể lắng nghiêng sử dụng phổ biến trạm xử lý nước thải mỏ năm gần Bể lắng nghiêng biết đến có hiệu suất lắng cao, giảm diện tích xây dựng bể Tuy nhiên, khảo sát thực tế trạm nhận thấy đa số bể lắng sau ca vận hành bơng bùn bịt kín ống lắng gây ảnh hưởng đến hiệu lắng Để giải vấn đề trên, công nhân vận hành buộc phải dừng xử lý, xả bể lắng dùng vòi áp lực KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG 29 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ cao để xịt rửa Việc thường xuyên phải xịt rửa ảnh hưởng đến lực xử lý trạm - Bể lắng ngang sử dụng trạm xử lý nước thải mỏ đầu tư giai đoạn đầu đa số thiết kế chưa phù hợp, hay nói chưa theo tiêu chuẩn quy định dẫn đến hiệu lắng chưa cao, ngoại trừ trạm xử lý Dương Huy, Mông Dương thiết kế tương đối phù hợp * Đối với khâu xử lý bùn: Bể lắng bùn thường có chiều cao từ 1m đến 1,5m Bùn thu từ bể lắng bơm bể lắng bùn Để thoát nước trong, bể có hệ thống ống có van, bố trí thành nhiều tầng (thường tầng) Thực tế khảo sát nhận thấy hầu hết bùn bể lắng trạng thái khó lắng, khó tách nước, dẫn đến thời gian lưu bùn lớn, lại phụ thuộc vào điều kiện thời tiết (khi trời mưa, bùn lại bị làm loãng trở lại) Ngồi ra, chưa có có quy định cụ thể tỷ lệ rắn/lỏng trước vận chuyển đổ thải Q trình đổ thải bãi thải nguồn tái ô nhiễm môi trường xung quanh * Đối với khâu lọc khử mangan: Các chất bẩn dạng hạt dạng keo thường nhanh chóng tích tụ bề mặt lớp vật liệu bể lọc tạo thành lớp màng bể lọc xi chiều Lớp màng dễ hình thành vật liệu bể khơng có thành phần cấp phối đồng nhất, hạt nhỏ bị đưa lên lớp trên, hạt to nằm lại sau lần rửa ngược Đây lý khiến bể lọc nhanh bị tắc, chí xảy tượng áp suất âm trở lực sinh bể (đặc biệt qua lớp màng cặn) lớn, vượt qua lượng nước bể Màng cặn làm cho dung lượng chứa cặn bể giảm cặn chưa vận chuyển xuống lớp vật liệu bên dưới, bể bị tắc, phải ngừng bể lọc rửa thường xuyên, gây tốn kém, đồng thời nước sau lọc có chất lượng Điều xảy trạm XLNT 600 m3/h, 1.200m3/h mỏ than Mạo Khê làm ảnh hưởng tới hiệu lọc Mn 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới giá thành xử lý Nhìn chung, tính chất nước thải đầu vào 30 yếu tố định chi phí xử lý, nước thải có pH thấp, hàm lượng kim loại nặng (Fe, Mn), cặn lơ lửng lớn tiêu tốn nhiều hóa chất, tăng chi phí xử lý bùn dẫn đến chi phí xử lý cao Cơng nghệ xử lý ảnh hưởng đến chi phí xử lý, thực tế nhóm cơng nghệ II thường có chi phí xử lý cao nhóm cơng nghệ so sánh cơng suất, chất lượng nước thải đầu vào Mặt khác, trạm có tính chất nước thải đầu vào, trạm XLNT có cơng suất lớn có chi phí xử lý nhỏ Đề xuất số giải pháp nâng cao hiệu cho trạm xử lý nước thải mỏ than thuộc TKV Thông qua thực trạng, vấn đề bất cập, tham khảo công nghệ giới đề xuất số giải pháp để nâng cao hiệu cho trạm xử lý nước thải mỏ than thuộc TKV sau: 3.1 Các giải pháp tổng thể - Trang bị hệ thống điều khiển tự động trình vận hành trạm xử lý để kiểm sốt hiệu khâu cơng nghệ nhằm kiểm soát tốt chất lượng nước sau xử lý, hạn chế phụ thuộc vào yếu tố kinh nghiệm người vận hành trực tiếp - Đối với trạm xử lý có thiết kế hệ thống bể lọc khử mangan, thực tế hàm lượng mangan nước thải đầu vào nằm giới hạn cho phép cần cải tiến tách biệt hai khâu công nghệ lắng lọc van đóng chặn, nước sau lắng dẫn trực tiếp môi trường, công đoạn lọc dự phòng trường hợp hàm lượng mangan nước thải đầu vào vượt giới hạn cho phép theo giai đoạn khai thác Trong trường hợp nước thải sau bể lắng chưa đạt yêu cầu chất lượng nước sau xử lý cao thay vật liệu lọc cát mangan loại cát thông thường khác có giá thành rẻ, thơng dụng 3.2 Các giải pháp cụ thể khâu công nghệ - Cần khuyến khích chuyển sang áp dụng hệ thống chứa cấp vôi bột tự động dạng silo để đảm bảo vệ sinh, sức khỏe công nhân Vôi bột nên cấp trực tiếp vào bể trung hòa, việc cấp cần phải phù hợp để q trình hòa trộn KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Sơ đồ phương pháp Geco đồng giúp phản ứng trung hòa, kết tủa diễn triệt để Mặt khác, quan hệ pH nồng độ khối lượng hóa chất trung hòa cho vào nước khơng tuyến tính, việc phải pha trộn khối lượng nhỏ hóa chất vào khối lượng lớn nước thải khó tức khắc Để khắc phục khó khăn nên tiến hành trung hòa từ bậc trở lên - Trong quy trình trung hòa, kết tủa, keo tụ truyền thống áp dụng, hạt cặn lớn dần lên qua trình keo tụ, khoảng cách hạt tương đối lớn hình thành nên lớp vơ định hình xếp chồng lên dạng xốp tích lớn Phương pháp Geco phương pháp tuần hồn phần bùn tách từ bể lắng hòa trộn với nước thải trước sang công đoạn trung hòa, pH nước thải tăng lượng vơi dư thừa bùn hạt nhỏ phân tán kết tụ bề mặt hạt kết tụ trước cuối hình thành nên kết tụ có kích thước lớn Bùn trung hòa có khối lượng lớn nồng độ cao nên dễ dàng tách khỏi nước trình lắng, tức hiệu lắng cao Phương pháp Geco có ưu, nhược điểm sau: - Ưu điểm: + Bùn thải từ phương pháp Geco có nồng độ đạt 30% (rắn/lỏng), phương pháp truyền thống đạt tối đa 5% Thời gian tách nước giảm xuống tối đa 0,5 giờ, so với phương pháp truyền thống - Khắc phục tượng hay bị tắc bể lọc khử mangan xuôi chiều, giải pháp khả thi cải tạo bể lọc lớp vật liệu lọc thành lớp vật liệu lọc để thời gian lọc hiệu hơn, độ tăng tổn thất áp lực nhỏ hơn, chất lượng nước sau lọc tốt hơn, nhiên phải chọn loại vật liệu lọc cho đạt đồng thời yêu cầu: + Đường kính hạt vật liệu lớp lớn đường kính hạt lớp dưới, để cặn bẩn có kích thước lớn giữ lại lớp trên, cặn bẩn có kích thước nhỏ chuyển xuống giữ lại lớp dưới, Nhờ vậy, dung lượng chứa cặn bẩn lớp vật liệu tăng lên + Trọng lượng riêng vật liệu lọc lớp nhỏ trọng lượng riêng vật liệu lọc lớp để tránh xáo trộn lớp vật liệu rửa lọc + Hai loại vật liệu có độ giãn nở rửa ngược tương đương nhau, để tránh xáo trộn kiểm soát chiều cao lớp vật liệu giãn nở rửa, tránh trôi vật liệu Kết luận Các trạm xử lý nước thải mỏ than thuộc TKV vận hành đáp ứng yêu cầu xả nước thải môi trường theo quy định Tuy nhiên, thực trạng trình vận hành bộc lộ số bất cập, hạn chế Bài báo đề xuất số giải pháp nhằm nâng cao hiệu cho trạm xử lý nước thải mỏ than thuộc TKV Các giải pháp cần thử nghiệm để đánh giá trước áp dụng rộng rãi thời gian tới Tài liệu tham khảo: Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin (2005), Báo cáo khảo sát đánh giá thực trạng công nghệ xử lý nước thải ngành công nghiệp sản xuất than nước tổng quan công nghệ xử lý nước thải ngành sản xuất than nước ngoài, Hà Nội Viện KHCN Mỏ - Vinacomin, (2010), Đánh giá thực trạng đề xuất giải pháp kiểm soát ô nhiễm từ lò chợ, lò vận tải mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin (2014), Báo cáo xây dựng báo cáo tình hình tác động ngành Cơng thương từ hoạt động khai KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG 31 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ thác chế biến than, Hà Nội Báo cáo đánh giá hiệu kỹ thuật, công nghệ, quản lý trạm xử lý nước thải mỏ than có vùng Quảng Ninh đề xuất định hướng áp dụng cho trạm (2014), Hà Nội Bernard Aubé, P Eng., M.A.Sc, The Science of Treating Acid Mine Drainage and Smelter Effluents, 2004 Short Course: Mine Water Treatment Technologies, Case Studies, and Cost, May 3, 2015 Research, evaluation on the current situation and proposal of some solutions to improve the efficiency of coal mine wastewater treatment stations of Vinacomin MSc Nguyen Tien Dung, Dr Bui Thanh Hoang, Dr Nguyen Van Hau Vinacomin – Institute of Mining Science and Technology Abstract: In the recent period, Vietnam National Coal Mineral Industries Holding Corporation Limited has constantly invested wastewater treatment stations, especially for coal mines According to the study, depending on the stage of application, the required level of output wastewater and the financial capacity of the wastewater treatment systems that can be applied with technological processes in different treatment Mine wastewater treatment stations that have been operating to meet requirements for discharging mine wastewater into the environment in accordance with regulations However, the overall survey and assessment of all coal mine wastewater treatment stations of Vinacomin to identify the advantages and disadvantages, from which general solutions will be studied and proposed to improve efficiency, reduce coal mine wastewater treatment costs of Vinacomin, which is absolutely necessary This paper summarizes the survey results, assesses the current situation and proposes some solutions to improve the efficiency of coal mine wastewater treatment stations in the coming time 32 KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG ... chất nước thải đầu vào, trạm XLNT có cơng suất lớn có chi phí xử lý nhỏ Đề xuất số giải pháp nâng cao hiệu cho trạm xử lý nước thải mỏ than thuộc TKV Thông qua thực trạng, vấn đề bất cập, tham... nghệ giới đề xuất số giải pháp để nâng cao hiệu cho trạm xử lý nước thải mỏ than thuộc TKV sau: 3.1 Các giải pháp tổng thể - Trang bị hệ thống điều khiển tự động trình vận hành trạm xử lý để kiểm... trình vận hành bộc lộ số bất cập, hạn chế Bài báo đề xuất số giải pháp nhằm nâng cao hiệu cho trạm xử lý nước thải mỏ than thuộc TKV Các giải pháp cần thử nghiệm để đánh giá trước áp dụng rộng